alal4％cu梯度材料制备及蠕变裂纹扩展行为

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1、fllmIllIllIII

2、fillIllHfY2418113大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：丛鱼丛垃生羔鱼登虚．塑塑}鱼I拯垒蝉缝复麈触作者签名：±建日期：垫!i年—L

3、月二L日大连理工大学硕士学位论文摘要本研究利用堆层粉末冶金技术制备了AJ／A1．4％Cu梯度材料，为了进行对比，采用相同制备工艺制备了纯A1均匀材料、A1．4％Cu均匀材料。在该工艺下制备的A1／AI一4％Cu梯度热压毛坯件的密度为2．68069／cm3，达到了较高的致密度。通过对Al／Al一4％Cu梯度材料进行恒载荷加载蠕变裂纹扩展实验，分析得到，蠕变裂纹扩展过程分为三个阶段：慢速裂纹扩展阶段、稳态裂纹扩展阶段和快速失稳裂纹扩展阶段；当蠕变裂纹扩展到梯度区时，Al／Al一4％Cu梯度材料的蠕变裂纹扩展速率有下

4、降的趋势，断口和路径的SEM也很好地解释了梯度区对蠕变裂纹扩展的阻碍作用。热处理得到三种状态的试样：F态(热压烧结态)，T4态(503℃固溶6h，淬火)，T6态(T4+160℃时效12h)。研究热处理对A1／A1．4％Cu梯度材料的蠕变裂纹扩展行为的影响。结果表明，由于Cu元素在热处理过程中发生了扩散，梯度层厚度增加，Cu的成分分布更加连续；F态、T4态、T6态的蠕变裂纹增长到同一长度时的裂纹扩展速率依次降低，稳态扩展阶段持续时间依次延长；当F态、T4态和T6态的蠕变裂纹尖端到达梯度区时，都发生了蠕变裂纹扩展滞

5、缓现象。通过对T6态试样进行不同载荷条件下的蠕变裂纹扩展实验，研究载荷的高低对T6态试样蠕变裂纹扩展行为的影响。研究表明，与承受高载荷相比，T6态试样在承受低载荷时，裂纹孕育期明显延长；试样在低载荷的作用下，裂纹以恒定速率扩展的持续时间延长，但是，负载的高低对快速扩展阶段影响不大；在整个裂纹扩展阶段，在低载荷的作用下，T6态试样一直以低于高载荷作用下的扩展速率发生扩展，当裂纹尖端到达梯度区时，裂纹扩展速率都有下降的趋势，且在承受低负载时，下降趋势更为明显，梯度区的抵抗蠕变裂纹扩展的性能得到了更好的体现。对蠕变断

6、裂力学参数进行评价，寻找A1／A1．4％Cu梯度材料的蠕变裂纹扩展速率的描述方法。目前研究中所使用的包括应力场强度因子K，、净截面应力o。小修正J积分C’在内的断裂力学参数，并不能有效关联Al／A1．4％Cu梯度材料的蠕变裂纹扩展速率。关键词：A1／A1-4％Cu梯度材料；粉末冶金；热处理；蠕变裂纹扩展AI／AI-4％Cu梯度材料制备及蠕变裂纹扩展行为FabricationandCreepCrackBehaviorofAl／Al一4％CuGradedMaterialsAbstractA1／Al一4％Cugrad

7、edmaterialwasfabricatedbystackingpowdermetallurgyprocessing．Forcomparison，thesameprocessingwasusedforpreparingpureA1homogeneousmaterialandAI-4％Cuhomogeneousalloy．Thedensityofhot-pressedAl／A1—4％Cugradedmaterialis2．68069／cm3．ThecreepcrackgrowthtestsofA1／AI一4％C

8、ugradedmaterialwereperformedunderconstantload．Resultsshowedthatthecreepcrackpropagationprocesscanbedividedintothreestages：slowcrackpropagationstage，steadycrackpropagationstageandtherapidinstabilitycrackpropagationstage．Whenthecreepcrackgrowstogradedregion，th

9、ecreepcrackgrowthrateofAI／A1-4％Cugradedmaterialhasatendencytodecline．Themorphologyoffractureandcrackpathatgradedregioncanwellexplainthatthegradedstructurecallimprovetheperformanceofcreepcrackgro